三菱iQ-R的8层工业4.0实战：从接线到数字孪生

( 在设备组态中，设置主站R08CPU的循环周期为0.5ms )
( 注意：必须勾选“同步时钟”，否则从站时间戳不一致 )
( 以下为ST语言编写的周期检查功能块，用于运行时监控 )
FUNCTION_BLOCK CycleMonitor
VAR_INPUT
bExecute : BOOL;
uiCycleTimeInMicroSec : UINT; ( 设定的周期时间，单位微秒 )
uiActualCycleTime : UINT;     ( 实际测量值 )
END_VAR
VAR_OUTPUT
bCycleOk : BOOL;
eErrorCode : UINT;
END_VAR
VAR
tTimer : TON;
END_VAR
IF bExecute THEN
tTimer(IN := TRUE, PT := T#500US); ( 0.5ms定时器 )
IF tTimer.Q THEN
IF (uiActualCycleTime > uiCycleTimeInMicroSec * 1.2) OR
(uiActualCycleTime < uiCycleTimeInMicroSec * 0.8) THEN
bCycleOk := FALSE;
eErrorCode := 16#1001; ( 周期偏差超过20% )
ELSE
bCycleOk := TRUE;
eErrorCode := 0;
END_IF
END_IF
ELSE
tTimer(IN := FALSE);
END_IF

// 通过SLMP（MC协议）读取iQ-R中的全局标签
// 前提：在GX Works3中已定义标签“LINE1_PRODUCT_SPEED”为INT类型
using MelsecNet; // 三菱官方通信库（NuGet包）
public class DataCollector
{
public int ReadSpeed(string ipAddress, int port)
{
var device = new MCTcpDevice(ipAddress, port);
device.Connect();
// 直接使用标签名，无需寄存器地址
var result = device.ReadTagn("LINE1_PRODUCT_SPEED", DeviceDataType.Int16);
device.Disconnect();
return result[0]; // 返回标签值
}
}

( 使用iQ-R内置PID功能块（FB）实现 )
FUNCTION_BLOCK TempPID
VAR_INPUT
bEnable : BOOL;
rSetpoint : REAL;   ( 目标温度，单位℃ )
rProcessVar : REAL; ( 当前温度 )
rKp : REAL;         ( 比例增益 )
rKi : REAL;
rKd : REAL;
rSampleTime : TIME; ( 采样周期，默认100ms )
END_VAR
VAR_OUTPUT
rOutput : REAL;  ( 输出到变频器，范围0-100% )
bLimitActive : BOOL;
END_VAR
VAR
rError : REAL;
rIntegral : REAL;
rDerivative : REAL;
rPrevError : REAL;
tTimer : TON;
rMax : REAL := 100.0;
rMin : REAL := 0.0;
END_VAR
IF bEnable THEN
tTimer(IN := TRUE, PT := rSampleTime);
IF tTimer.Q THEN
rError := rSetpoint - rProcessVar;
( 积分项，带抗饱和：当输出超限时停止积分 )
IF rOutput < rMax AND rOutput > rMin THEN
rIntegral := rIntegral + rKi  rError  (TIME_TO_REAL(rSampleTime) / 1000.0);
END_IF
rDerivative := rKd * (rError - rPrevError) / (TIME_TO_REAL(rSampleTime) / 1000.0);
rOutput := rKp * rError + rIntegral + rDerivative;
( 限幅 )
IF rOutput > rMax THEN
rOutput := rMax;
bLimitActive := TRUE;
ELSIF rOutput < rMin THEN
rOutput := rMin;
bLimitActive := TRUE;
ELSE
bLimitActive := FALSE;
END_IF
rPrevError := rError;
tTimer(IN := FALSE); ( 重置定时器 )
END_IF
ELSE
rOutput := 0.0;
rIntegral := 0.0;
rPrevError := 0.0;
tTimer(IN := FALSE);
END_IF

( 假设主站为PLC_A，从站为PLC_B，使用CC-Link IE TSN的循环传送 )
( 在PLC_A中定义接收区 )
VAR_GLOBAL
g_rFromPLC_B_Data AT %W0 : ARRAY[0..99] OF WORD; ( 映射到网络缓冲 )
END_VAR
( 在ST中检查数据是否更新（以时间戳校验） )
FUNCTION_BLOCK DataSyncCheck
VAR_INPUT
bTrigger : BOOL;
pBuffer : POINTER TO ARRAY[0..99] OF WORD;
END_VAR
VAR_OUTPUT
bStale : BOOL;
uiTimeDelta : UINT;
END_VAR
VAR
uiPrevTs : WORD;
uiCurrentTs : WORD;
END_VAR
IF bTrigger THEN
uiCurrentTs := pBuffer[0]; ( 约定第0个字为时间戳 )
IF uiCurrentTs = uiPrevTs THEN
bStale := TRUE;
uiTimeDelta := 0;
ELSE
bStale := FALSE;
uiTimeDelta := uiCurrentTs - uiPrevTs;
uiPrevTs := uiCurrentTs;
END_IF
END_IF

( 每1秒采集一次电机温度，保存到循环缓冲区 )
( 当连续10次上升 > 0.5℃/次，触发预警 )
VAR
arrTemp : ARRAY[0..9] OF REAL; ( 10秒滑动窗口 )
idx : INT := 0;
counterRise : INT := 0;
bWarning : BOOL;
END_VAR
( 在周期性任务中调用（周期1s） )
arrTemp[idx] := rMotorTemp; ( 从标签读取电机温度 )
idx := (idx + 1) MOD 10;
( 判断最近10次是否有连续上升 )
FOR i := 1 TO 9 DO
IF arrTemp[i] > arrTemp[i-1] THEN
counterRise := counterRise + 1;
END_IF
END_FOR
IF counterRise >= 8 THEN
bWarning := TRUE; ( 连续8次以上上升，预维护 )
ELSE
bWarning := FALSE;
END_IF

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KEYWORDS

PLC, GX Works, MELSEC, 三菱, 结构化文本

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